Astronomen hebben een model gemaakt dat de snelheid waarmee sommige planeten hun atmosfeer verliezen, koppelt aan verschillende externe factoren. Met dit algoritme kan worden voorspeld hoe de dikte van de atmosfeer van hemellichamen met een bepaalde massa zal veranderen onder invloed van externe factoren. Het werk is gepubliceerd in het tijdschrift Astronomy & Astrophysics.
Waarnemingen van NASA's Kepler-telescoop hebben een enorme verscheidenheid aan exoplaneten onthuld - planeten buiten het zonnestelsel. De massa's en stralen van de meeste liggen tussen die van de aarde en Neptunus (ze zijn meestal verdeeld in super-aarde en mini-Neptunus). Het grote aantal gevonden planeten van deze typen is te wijten aan het feit dat ze, in tegenstelling tot planeten ter grootte van de aarde, relatief gemakkelijk te detecteren zijn.
Exoplaneten hebben lange tijd wetenschappers aangetrokken als modellen voor het bestuderen van de evolutie van hemellichamen. De gegevens die zijn verkregen uit de studie van planeten buiten het zonnestelsel, zullen helpen om meer te weten te komen over de evolutie van de aarde. De processen die verband houden met het creëren van de atmosfeer spelen een belangrijke rol bij het begrijpen van de mechanismen van hun vorming. Bovendien is de atmosfeer van exoplaneten veel gemakkelijker te bestuderen dan hun oppervlak, waarover vaak geen gegevens te verkrijgen zijn.
Een van de meest indicatieve processen bij de vorming van de atmosfeer is het ontsnappen van atmosferische deeltjes naar de ruimte. Als gevolg van dit fenomeen verdwijnt de gasschil van de planeet onder invloed van verschillende factoren: de aantrekkingskracht van een satelliet of een andere planeet, verhoogde temperatuur, zonnewind en andere. Dit proces is het duidelijkst te traceren voor planeten met een waterstofatmosfeer, omdat het vanwege zijn lichtheid het meest gevoelig is voor de invloed van externe factoren.
Een internationaal team, waaronder een medewerker van de Siberian Federal University (SFU), heeft een model gemaakt op basis van gegevens van meer dan 7.000 exoplaneten. Ze hadden allemaal massa's van 1 tot 39 aardmassa's, en waterstof overheerste in hun atmosfeer. Voor elke planeet hebben wetenschappers de intensiteit van verwarming van de bovenste atmosfeer bepaald onder invloed van röntgenstraling en ultraviolette straling van de ster, de dichtheid van atmosferisch gas en de snelheid van de uitstroom ervan. Vervolgens ontwikkelden de onderzoekers een geautomatiseerd algoritme dat in staat was om onafhankelijk de maximale dissociatie (het verval van moleculen tot atomen), ionisatie (het verkrijgen van geladen ionen uit neutrale atomen) van de atmosfeer, de snelheid van verlies van de massa van de planeet en de effectieve absorptiestraal van straling (de afstand van het centrum van een hemellichaam waarover het absorbeert sterlicht). Dit zijn de hoeveelhedendie de aard van de evolutie van de atmosfeer bepalen. Ze werden allemaal gepresenteerd in de vorm van een grote gegevensreeks, verdeeld volgens de belangrijkste parameters van de planeet: massa, straal en stralingsintensiteit van de ster. Vervolgens gebruikten de wetenschappers interpolatie - een wiskundig algoritme waarmee je de gevonden afhankelijkheid kunt uitbreiden tot elke vereiste tussenwaarde binnen de grenzen van het model.
“Dankzij onze grid- en interpolatieroutine kunnen we snel informatie krijgen die anders dagen of weken zou kosten om te berekenen. Dit maakt het mogelijk om de resultaten van berekeningen van de snelheden van massaverlies te gebruiken bij de studie van de evolutie van de atmosfeer van de planeet over een lange periode. Je kunt ook de noodzaak vermijden om de eerder gebruikte benaderingsformules te gebruiken, die een aantal belangrijke factoren kunnen onderschatten of overschatten”, zegt Nikolai Yerkaev, een van de auteurs van het werk, professor aan de Siberische Federale Universiteit.
